Study of granular platforms behaviour over soft subgrade reinforced by geosynthetics : Experimental and numerical approaches
Étude du comportement des plateformes granulaires renforcées par géosynthétiques sur sol de faible portance : Approches expérimentale et numérique
Résumé
Geosynthetics were used since 1970 in the base course reinforcement supported by soft subgrade in unpaved road application. The various factors and parameters influencing the dominant mechanism and its relative contribution on the platform improvement explain the need of more investigations in this topic. In this research work, large-scale laboratory test was developed to study the reinforcement contribution in the unpaved road improvement. Therefore, an unpaved platform was built of 600 mm of artificial subgrade supporting a base course layer. A detailed experimental Protocol was established regarding the soil preparation, the installation and the soils compaction procedure to reproduce the site conditions and insure the platform repeatability for each test. Three geosynthetics were tested first under a cyclic plate load test. Cyclic load was performed on the prepared platform, with a maximum load of 40 kN resulting in a maximum applied pressure of 560 kPa. The platform was subjected to 10,000 cycles with a frequency of 0.77 Hz. An advanced and complete soil instrumentation was provided in order to collect the maximum data needed for thorough analysis. Quality control tests were performed before each test to verify the soil layers homogeneity and properties. Two base course thicknesses were tested under this test condition, 350 and 220 mm. Once the developed protocol was confirmed under the circular plate load tests, further tests using the Simulator Accelerator of Traffic (SAT) were performed. Indeed, the laboratory prepared platform was placed in a larger box of 1.8 m in large, 5 m in length and 1.1 m in height. The prepared platform was subjected to two solicitations: a particular plate and traffic load. The Simulator Accelerator of Traffic was developed specially for this application. A machine that simulates the traffic load under an effective length of 2 m and a velocity of 4 km/h. The two areas were instrumented: the area under the circulation load, and the area under the plat load, located aside. In addition, a numerical model based on the differential element method using FLAC 3D was developed. The model simulated the circular plate load test with the same platform configuration under monotonic load. The results were compared to the first monotonic load applied on the rigid plate experimentally.
Les géosynthétiques sont utilisés depuis les années 70 dans le renforcement des plateformes granulaires reposant sur des sols de faible portance pour des applications de routes non revêtues. La complexité des mécanismes développés et la diversité des produits de renforcement nécessitent encore d’étudier ces plateformes renforcées. Un essai au laboratoire permettant de tester des plateformes à échelle réelle a été développé. Une plateforme granulaire non revêtue reposant sur un sol de faible portance a été reproduite. Un protocole de mise en place de ce sol a été élaboré pour assurer son homogénéité et la répétabilité des essais. Une instrumentation spécifique a été développée pour collecter le maximum de mesures utiles pour l’interprétation du transfert de charge et du comportement des géogrilles utilisées. Trois types de géogrille ont été testées : une géogrille extrudée et deux géogrilles tricotées de rigidité différente. Après de nombreux essais de faisabilité, dix essais ont été effectués sous un chargement cyclique sur plaque circulaire, la plateforme testée a été placée dans un banc d’essai de 1,8 m de large, 1,9 m de long et 1,1 m de haut. Sur la base du même protocole de mise en œuvre, des essais de circulation avec un Simulateur Accélérateur de Traffic (SAT) ont été effectués. Ce simulateur a été spécifiquement conçu et construit pour cette application. Pour ces essais, la plateforme testée a été placée dans le banc d’essai allongé à 5 m. La plateforme a été soumise à deux types de sollicitations : un chargement cyclique sur plaque et un chargement de circulation. Des essais de répétabilité ont permis de vérifier le protocole mis en place. A partir des essais, plusieurs observations ont pu être faites sur le comportement des plateformes granulaires, le sol peu porteur, et sur l’efficacité du renforcement. De plus, ces essais ont permis de montrer que le chargement de circulation est beaucoup plus endommageant que le chargement sur plaque. Parallèlement à ces essais, un modèle numérique a été développé en se basant sur la méthode des différences finies avec le logiciel FLAC 3D. Cette modélisation a permis de prédire le comportement de la plateforme sous le premier chargement de plaque.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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